AD转换电路的PCB板图设计_王正艺.doc

合 肥 学 院课 程 设 计 报 告题 目： A/D转换电路的PCB板图设计 系 别： 电子信息电气工程类 专 业： 电子信息工程 班 级： 09电子（1）班 学 号：_ 0905073017_ _ 姓 名：_王正艺_导 师：_周泽华 黄慧_成 绩：_2011 年 9 月 8 日 课程设计任务书设计题目A/D转换电路的PCB板图设计设计类型应用型导师姓名周泽华黄慧主要内容及目标 完成A/D 转换电路原理图及其PCB板图的设计； 完成整流稳压电路仿真图设计，并对其进行仿真，输出几个节点的电压信号；具有的设计条件计算机及protel 99se软件。计划学生数及任务09电子信息工程1班：任务： 绘制A/D转换电路原理图； 电路原理图元器件库的设计； PCB板图设计； PCB板图封装库设计 根据提供的电路仿真图进行仿真；计划设计进程1、从接题开始收集资料、准备设计2、第1周 学习电路原理图的绘制及PCB板图制作方法；3、第2周 完成设计任务，同时编写设计报告；参考文献1、Protel 99 SE电路原理图与PCB设计及仿真，机械工业出版社，作者：清源科技2、电路设计与制版protel99高级应用，老虎 工作室 赵晶编著，人民邮电出版社3、protel电路原理图与pcb设计108例，李华嵩编著，中国青年出版社目 录1.摘要32.电路原理图及元器件库设计52.1原理图设计5(1)启动原理图设计服务器5(2)设置图纸大小5(3)设置设计环境5(4)装入所需的元件库6(5)放置元件及布线62.2原件库设计73.PCB板图及封装库设计83.1封装库设计83.2PCB板规划93.3网络表生成/载入93.4PCB板图104.仿真电路设计114.1仿真原理图114.2节点分析124.3波形及分析125.小结13A/D转换电路的PCB板设计1.摘要：EDA技术是现代电子工程领域的一门新技术，它提供了基于计算机的电路设计方法。EDA技术的发展和推广极大的推动了电子产业的发展。掌握EDA技术是电子工程师就业的基本条件之一。 基于PCB的电路设计是EDA技术的重要内容，Protel 软件是实现基于PCB设计的一个杰出工具。Protel99SE软件主要包含以下几个模块：原理图设计软件、电路板设计软件、用于PCB自动布线的Protel Advanced Route 99SE、可编程逻辑器件设计的Protel Advanced PLD、用于电路仿真的Advanced SIM和用于信号完整分析的Advanced integrity，其基本功能满足了一般用户的需求，对于初学者来说，软件容易上手、成本低。、本次实验我们使用Proter99SE将A/D转换电路制作成PCB板和仿真电路设计。A/D转换电路制作成PCB板其步骤有：环境设计、创建schematic Document文件画出原理图，检验原理图、生成网表，建立PCB Document文件载入网表、修改封装，元件布局、自动布线、手工调整布线、整体编辑、输出打印，结束。PCB板和仿真电路设计：同上建立仿真原理图（使用SIM库），设置仿真（需加入出世条件）生成仿真时序图。关键词：Protel Advanced Route 99SE Protel Advanced PLD Advanced SIM Advanced integrity2.电路原理图及元器件库设计2.1原理图设计 (1)启动原理图设计服务器进入Protel 99 SE，创建一个数据库，执行菜单File/New命令，从框中选择原理图服务器（Schematic Document）图标，双击该图标，建立原理图设计文档。双击文档图标，进入原理图设计服务器界面。(2)设置图纸大小绘制原理图是，首先应根据设计电路的实际大小、复杂程度和设计方式确定所用图纸的大小，默认的图纸大小一般为所安装的打印机的默认规格。一般情况下为A4。可在Design下拉菜单的Options选项中Standard Style下拉列表框中设置图纸的规格，也可在Custom Style 选项组中自定义图纸的大小。(3)设置设计环境设置环境包括设置个点大小和类型、光标类型等。一般大多数参数均可用系统默认值，设置之后无需修改。可在Tools 下拉菜单的Preferences 选项中进行环境设置。(4)装入所需的元件库在设计管理器中选择Browse SCH页面，在Browse区域中的下拉框中选择Library，然后单击ADD/Remove按钮，在弹出的窗口中寻找Protel 99 SE子目录，在该目录中选择LibrarySCH路径，在元件库列表中选择所需的元件库，常见元件库Protel DOS Schematic Libraries.ddb；Sim.ddb，单击ADD按钮，即可把元件库增加到元件库管理器中。(5)放置元件及布线根据实际电路的需要，到元件库中找出所需的元件，然后用元件管理器的Place按钮将元件放置在工作平面上，再根据元件之间的走线把元件调整好。接着利用Protel 99 SE提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。A/D转换电路制原理 图2.12.2原件库设计设计步骤：原理图中大部分元件都可以在元件库里找到，直接添加，而其中有一个元件在元件库中是找不到的，需要自己绘制。新建如图文件：通过工具框绘制元件如下图：重命名后保存即可。回到原理图绘制界面，按以上步骤加载自定义的元件库，就可以找到刚才绘制的元件。具体步骤如下：1 在工程下建立schematic Document文件。2 画出元件CN，元件CN如图2.2。3 保存元件用Tools-Rename Commponent保存元件，元件名CN。（在原理图设计时用Add Remove可找到此元件，加入即可）。元件CN 图2.23.PCB板图及封装库设计3.1封装库设计由于上文提到了元件CN在封装库中没有其所需的封装我们需创建一个封装CN6。设计步骤：1 建立文件PCB Libray Document文件。2 在top overlay层画上边框，边框大小为1600mil*400mil。3 设置焊盘第一个焊盘为方形其他为圆形，焊盘直径150mil,孔径50mil;.4 保存封装名为CN6如库，结束封装如图3.1封装CN6 图3.13.2PCB板规划设计好的元件需要放入PCB板中，所以我们需要规划一个大小适合的PCB板来盛放这些元件。设计步骤：1 建立文件PCB Libray文件并打开。2 设置好原点，在keepoutlayer画出边框大小为100mm*70mm。3.3网络表生成/载入1网表生成：PCB板规划完成后，我们需要在入网表（.NET文件），网表在原理图做好时可以通过Design-Netlist creation命令来生成。如图3.3A网络表文件 图3.3A3 网络表载入：生成网络表之后我们就可以在PCB文件中载入它了，使用Design-load Nets-Execute来载入元件封装。4注意：二极管封装DIODE0.4的两个焊盘的号码是A、K，我们的原理图上却是1、2，所以要在封装库里找到它并修改成1、2，如图3.3B 封装DIODE0.4 图3.3B3.4PCB板图根据上面设计的电路确定电路板的物理尺寸及电气边界。步骤如下：1.进入PCB设计编辑器，单击编辑区下方的Keep Out Layer，将当前工作层设置为Keep Out Layer，如图所示。该层为禁止布线层，一般用于设置电路板的边界。执行菜单命令Place/Keepout/Track，绘制电路板的边框。执行菜单Design/Options，在“Signal Lager”中选择Bottom Lager，把电路板定义为单面板。2.执行命令Design/Load Nets,显示如下图所示的“Load/Forward Annotate Netlist”对话框。单击Browse按钮，打开“Select”对话框。在其中选择上面准备好的sheet1 netlist文件。若显示以上结果，则表示加载sheet1 netlist无误，否则必须修改原理图，并且必须重新生成sheet1 netlist后重复上述步骤。确认没有错误信息后，单击Execute按钮，加载sheet1 netlist与元件到电路板上。3.元件后，我们可以把元件拖入边框之中再通过Tools-Aoto Placement-Aoto Placer来给元件排列位置，排列好后需要手工调整一下使得PCB板更加美观。4.布好后就可以布线了，使用Aoto Route All-ALL打开Autorouter setup选项可以在里面设置布线的要求，设置完成后点击Rout All自动布线。至此PCB板制作基本完成如图3.5。PCB板图 图3.54.仿真电路设计下面的计划我们将用Protel完成稳压整流电路的仿真。4.1仿真原理图下图为稳压整流电路仿真图4.1（注意在画原理图是我们需要用仿真库SIM里的元件，否则可能在仿真时出错）画原理图的步骤与制作PCB原理图方法相同，在这里就不一一尽述了。仿真原理图4.1164.2节点分析1我们需要在仿真前设置初始条件，首先给正弦交流电压原V1设置幅度和频率，part fierds和Amplitude frequency中设置幅度和频率。2用TEXT按钮设置AC1、AC2、VIN、VOUT四个节点。AC1、AC2为正弦信号，它两的幅度和频率相等，但振幅相反，VIN为整流后的信号基本为直流但有小的波动，VOUT为输出信号原大小为电压原振幅除以根号2。4.3波形及分析通过Simulate-setup打开Analyses项用标志加入四个节点，按Run Analyses 键生成仿真图稳压整流电路仿真波形图如下图4.3仿真波形图 图4.35.小结在PROTEL对我来说并不陌生，在做电子设计大赛就已经初步接触过它了。当时只是会粗略的绘制一下原理图，仿真电路，当时觉得这个软件很有用，节省时间、金钱。当时知识什么的都很欠缺，很有点囫囵吞枣的感觉。因为时间问题，有很多问题都不是很清楚，也没有太深入了解，只是会用、能绘图仿真就行。没有理论知识做依托，所以只会绘图、仿真。但是经过为期两周的EDA课程设计Protel 99SE 电路设计教程，学到了很多东西。当时感觉很神秘的东西，今天看来是小case，系统的学习加上老师的指导，整体感觉对这个有很大的提升。 原来感觉制板很神奇，现在我们也能做电视机、电脑什么的板子，感觉很有成就感，在我印象里面这些东西离我们的生活很远很远，一直感觉是很神奇的东西，现在我们也能设计，我们有了更形象的认知，拉近了知识与我们自身的距离，为我们以后的学习，提供一个好的方法。我们的专业要求有很强的动手能力，我们只有亲身经历，才能巩固我们所学的知识，更好的运用这些知识。“纸上得来终觉浅，觉知此事要躬行！”这两周，让我有种豁然开朗的感觉，对以后的学习、生活都有很大的益处。首先，原理图的绘制就很重要，它的每一步都关系到后面的PCB制板。这次的原理图绘制不仅涉及到了元件的整体布局而且还让我们自己尝试了一把制作元器件，过程中发现了很多的问题，比如导线与元器件不能直接连接，不然就不能再引入第三根导线；对footprint的选择一定要与需要的元器件的样式、大小对应上，只有这样才能使PCB制板后留出来的空间与实际的元件对应上；接地的标号中一定要把Net选项选为GND才可以，不然在PCB制作中将没有接地这一个选项出现；还有Dasignator的选项填写的是元件的标号，只有这个填上了在PCB制作中才会有该元件出现。再次，到了与实际联系紧密的PBC板的制作，这个涉及到的内容更多。先是板层的选择，到对元器件的布局最后是加入输入输出，以及对输入输出的连线，每一个都有很多的细节需要注意。其中最为典型的就是对输入输出的连线，它需要把两端节点及连线都定义为相同的名称才行，即需要对Net进行统一命名，不然系统将不把它默认为导通的连线。把原理图与PCB连接起来的重要的一步就是生成网表文件（Netlist），在原理图绘制之后需要对生成的Netlist进行认真检查，检查是否存在元件漏标或者标重的现象出现，当提示无误后可以进行自动布局并开始调整元器件位置。很快的课程设计